摘 要：組態(tài)軟件具有可視性好、操作簡(jiǎn)便及可維護(hù)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。基于可編程控制器（PLC）設(shè)計(jì)了光機(jī)電一體化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的控制系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上，應(yīng)用組態(tài)軟件開發(fā)了該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的監(jiān)控系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)表明：該系統(tǒng)人機(jī)界面友好，實(shí)現(xiàn)了對(duì)該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的動(dòng)態(tài)監(jiān)控與虛擬仿真，改善了教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：組態(tài)軟件 PLC 實(shí)驗(yàn)平臺(tái) 監(jiān)控系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：G71 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2012）12（c）-0070-02

可編程控制器（PLC）以其可靠性高和通用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化的許多領(lǐng)域。在使用PLC對(duì)各種自動(dòng)化生產(chǎn)線及制造裝備進(jìn)行控制時(shí)，對(duì)各類故障必須要做出實(shí)時(shí)、正確的反應(yīng)。因此，為提高控制系統(tǒng)的可靠性，需要對(duì)PLC工作狀態(tài)監(jiān)控功能提出具體要求[1]。MCGS（Monitor and Control Generated System）[2]是一套可用來快速構(gòu)造和生成上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng)，其為用戶提供了從設(shè)備驅(qū)動(dòng)、數(shù)據(jù)采集到數(shù)據(jù)處理、報(bào)警處理、流程控制、動(dòng)畫顯示、報(bào)表輸出等解決實(shí)際工程問題的完整方案和開發(fā)平臺(tái)。MCGS組態(tài)軟件不僅具有實(shí)時(shí)多任務(wù)、多線程功能，而且用戶可方便地?cái)U(kuò)充系統(tǒng)的功能[2]。

THWGD-1[3]光機(jī)電一體化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)無上位機(jī)控制，可視化不強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)效果欠佳。針對(duì)這種情況，本文以組態(tài)軟件MCGS為開發(fā)平臺(tái)，并將試驗(yàn)平臺(tái)與PLC相結(jié)合，通過相對(duì)容易的組態(tài)編程工作，開發(fā)了一個(gè)人機(jī)界面友好的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)，較好地實(shí)現(xiàn)了PLC工作狀態(tài)監(jiān)控的功能。

1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)系統(tǒng)組成與控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

THWGD-1光機(jī)電氣一體化系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)由底座、傳送帶、送料器、氣缸、機(jī)械手、磁性傳感器、電容傳感器、渦流傳感器、顏色傳感器、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、步進(jìn)電機(jī)、三相交流電機(jī)及變頻器等組成；其電氣控制由西門子PLC、電源、傳感器及變頻器等部件組成；氣動(dòng)控制由氣泵、過濾器、電磁閥與氣缸等部件組成[3]。

該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)系統(tǒng)有17個(gè)數(shù)字量輸入點(diǎn)，9個(gè)數(shù)字量輸出點(diǎn)，采用西門子S7-226CN型PLC。PLC輸入、輸出端子分配見表1所示，氣動(dòng)元件輸入、輸出端子如圖1所示。利用梯形圖編寫該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的PLC程序，貨運(yùn)站與機(jī)械手復(fù)位及調(diào)用高速計(jì)數(shù)器子程序的PLC程序如圖2所示。

2 基于組態(tài)軟件MCGS的監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)

THWGD-1光機(jī)電一體化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的監(jiān)控系統(tǒng)，由平臺(tái)本體、PLC及MCGS構(gòu)成，見圖3所示。系統(tǒng)利用PLC指令來控制步進(jìn)電機(jī)、伺服電機(jī)、變頻器、機(jī)械手和電磁閥等功能部件，利用MCGS進(jìn)行仿真并監(jiān)控該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的運(yùn)行。

通過監(jiān)控系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，監(jiān)控系統(tǒng)的工作過程為：實(shí)驗(yàn)平臺(tái)系統(tǒng)上電之后，打開MCGS組態(tài)環(huán)境，進(jìn)入手動(dòng)運(yùn)行界面如圖4所示，手動(dòng)運(yùn)行用于實(shí)驗(yàn)平臺(tái)微調(diào)，此時(shí)可以點(diǎn)動(dòng)操作。點(diǎn)擊自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)處于按照預(yù)先設(shè)定的程序自動(dòng)運(yùn)行，進(jìn)入自動(dòng)運(yùn)行界面如圖5所示。通過指示燈和組態(tài)界面，可以直觀的監(jiān)控實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的運(yùn)行，在監(jiān)控過程中還可方便地對(duì)PLC程序數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)定。

3 監(jiān)控系統(tǒng)通信協(xié)議設(shè)計(jì)

在實(shí)際工程中，通信連接應(yīng)用較多的為西門子的PPI、PROFIBUS及以太網(wǎng)三種網(wǎng)絡(luò)[4～5]。本文開發(fā)的監(jiān)控系統(tǒng)采用的通信協(xié)議為PPI通信方式。首先，利用PPI電纜將PC機(jī)串口聯(lián)結(jié)到S7-200的通訊口，并打開PLC編程軟件STEP7-Micro/WIN，設(shè)置PG/PC接口，選擇PC/PPI cable（PPI），設(shè)置PPI的通信地址、通信速率、通信時(shí)間及通信端口。然后，打開組態(tài)軟件MCGS，添加通用TCP/IP和西門子S7-200PPI到設(shè)備窗口、打開西門子S7-200PPI而進(jìn)入設(shè)備屬性設(shè)置界面，連接對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)對(duì)象，在連接完成后選擇設(shè)備調(diào)試：若0通道的數(shù)據(jù)為0，則表示通信連接成功；若數(shù)據(jù)為2時(shí)，則表示通信尚未連接成功，需要檢查上述操作。

4 結(jié)論

本文針對(duì)目前PLC監(jiān)控方法的不足， 基于組態(tài)軟件MCGS開發(fā)了光機(jī)電一體化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的監(jiān)控系統(tǒng)，較好實(shí)現(xiàn)PLC工作狀態(tài)監(jiān)控的功能。應(yīng)用實(shí)踐表明：該系統(tǒng)簡(jiǎn)單便利，可直觀地觀察到實(shí)驗(yàn)平臺(tái)控制的全過程，教學(xué)效果良好。

參考文獻(xiàn)

[1]姜海，田春艷.MCGS組態(tài)軟件在PLC工作狀態(tài)監(jiān)控中的應(yīng)用[J].裝備制造技術(shù)，2008（2）：56-59.

[2]徐春艷，華鋼，劉曉東.基于MCGS 組態(tài)軟件的煤礦監(jiān)控系統(tǒng)的研究[J].工礦自動(dòng)化，2005（5）：28-30.

[3]浙江天煌科技實(shí)業(yè)有限公司. THWGD-1型光機(jī)電氣一體化控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)指導(dǎo)書[M].2010.

[4]任豐蘭.基于組態(tài)王和PLC的虛擬仿真教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的開發(fā)[J].機(jī)電工程技術(shù)，2012（1）：43-47.

[5]李萬軍.基于西門子PLC一體化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的開發(fā)與設(shè)計(jì)[J].工業(yè)控制計(jì)算機(jī)， 2011（3）：84-85.